Chemosynthese: wat het is en hoe het werkt

Planten gebruiken voor de koolstofassimilatie energie gecreëerd door fotosynthese. Sommige bacteriën benutten andere energiebronnen. Door middel van chemosynthese wordt energie gecreëerd waardoor de koolstofassimilatie zonder gebruik van licht kan plaatsvinden.

Chemo-autotrofe bacteriën

Chemosynthese komt uitsluitend voor bij bepaalde bacteriën. Het voordeel van chemosynthese is dat er geen gebruik hoeft worden gemaakt van zonlicht. Zo kunnen deze bacteriën ook op donkere plaatsen door middel van koolstofassimilatie glucose maken. Voor deze vorm van koolstofassimilatie heeft de bacterie geen bladgroenkorrels of chloroplasten nodig, een bacterie heeft voor de assimilatie dus een veel simpelere structuur nodig. Er hoeft ook minder worden geassimileerd aangezien de bacterie minder energie nodig heeft dan planten en cyanobacteriën (organismen die fotosynthese gebruiken voor koolstofassimilatie). Bacteriën waarin chemosynthese plaatsvindt noemen we chemo-autotroof.

Energiewinst bij chemosynthese

Bij chemo-autotrofe bacteriën wordt de energie benut die vrijkomt bij de oxidatie van anorganische stoffen. Voorbeelden van deze stoffen zijn: zwavel, ijzer. ammoniak of ammonium. De vrijgekomen energie wordt vastgelegd door ADP om te zetten in ATP. Hierna wordt deze ATP samen met waterstof gebruikt om vanuit koolstofdioxide glucose te vormen.

Chemosynthese door waterstofsulfide-oxidatie

Sommige chemo-autotrofe bacteriën leven diep in de oceaan in de buurt van zwavelbronnen. Deze bacteriën heten dan ook zwavelbacteriën. Doordat er geen licht maar wel veel zwavel aanwezig is, oxideren ze waterstofsulfide tot zwavel. Dit is een vorm van chemosynthese. Hierna kan de zwavel nogmaals worden geoxideerd tot H2SO4. Hierbij de reactievergelijkingen:

2 H2S + O2 → 2 H2O + 2S + Energie

2 S + 2 H2O + 3 O2 → 2 H2SO4 + Energie

De H2SO4 vervalt direct in H + en SO4 2- ionen.

Chemosynthese door ammoniak- en ammoniumoxidatie

Andere chemo-autotrofe bacteriën komen diep in de grond voor. Hier is ook een gebrek aan zonlicht. Om toch koolstof te assimileren gebruiken ze energie verkregen door de oxidatie van ammoniak of ammoniumionen. Hierbij ontstaat nitriet of nitraat. Deze bacteriën heten ook wel nitrificerende bacteriën. In de volgende reactievergelijking gaan we uit van de oxidatie van ammoniak (NH3):

2 NH3 +3 O2 → 2 HNO2 + 2 H2O + energie

HNO2 valt uiteen in H + ionen en NO2 - ionen (nitrietionen). Nitraatbacteriën zorgen ervoor dat nitrietionen verder worden geoxideerd tot nitraationen:

2 NO2 - + O2 → 2NO3 - + Energie

Afsluiting

Op een soortgelijke manier zorgen alle chemo-autotrofe ervoor dat de koolstofassimilatie ook zonder licht, en dus fotosynthese, kan plaatsvinden. Naast de energiewinst verloopt de chemosynthese vrijwel hetzelfde als de fotosynthese. Het verschil zit dus vooral in het feit dat de chemo-autotrofe bacterie zijn energie vergaart door oxidatie van anorganische stoffen en een foto-autotrofe bacterie door energie uit licht te onttrekken.